[发明专利]一种强化微生物燃料电池产电回收金属的方法

说明书

本发明公开了一种强化微生物燃料电池产电回收金属的方法，属于微生物法处理废水领域。本发明将壮观丝衣霉和拟青霉挂膜在电极材料上，置于微生物燃料电池的阳极室，在阳极室加入活性污泥，以叶酸废水为阳极液，以含铜废水为阴极液，利用金属丝连接阴阳两极的电极材料，运行一段时间即可实现铜离子的回收以及叶酸废水的降解。本发明中两株菌能在叶酸废水中生长繁殖，同时与活性污泥协同降解叶酸废水，产生电子，提高产电性能。同时利用产生的电子与阴极液中的Cu²⁺结合，生成单质铜，使得叶酸中COD去除率可达90％以上，Cu²⁺去除率为95～99％，具有良好的经济效益、环境效益。

技术领域

本发明涉及一种强化微生物燃料电池产电回收金属的方法，具体涉及一种利用叶酸废水生物产电回收含铜废水中铜的处理工艺，属于微生物法处理废水领域。

背景技术

叶酸废水呈黄色，废水组成复杂，主要含酸(盐酸或硫酸)、蝶啶类化合物、嘧啶、对氨基苯甲酰谷氨酸、氯化钠、三氯丙酮等化合物，属于有机物浓度较高、色度高、高盐度、难降解物质多的化工废水，若不经处理直接排放到环境中，会对环境产生巨大的影响。目前针对叶酸废水处理主要采用絮凝沉降法、化学氧化法、吸附法、离子交换法和超滤膜过滤法等常规的物理化学法，然而上述工艺存在易产生二次污染、处理费用高等问题。采用传统生物法处理叶酸废水，叶酸废水酸度大，毒性强，一般的微生物很难生存。

含铜废水具有较高的经济价值，但若不经处理直接排放到环境中，会产生巨大的危害。相关研究表明，当水中含铜量超过3.0mg/L，水体会产生异味。而且水体中的铜元素会被生物体富集并把它转化为毒性更大的重金属有机化合物，通过食物链进入人体，对人体产生毒害作用。目前对含铜废水的处理方法主要有沉淀法、离子法、膜处理法等常规的物理化学法，很难回收其中的铜，造成一定程度的资源浪费。

发明内容

[技术问题]

物理化学法处理叶酸废水存在易产生二次污染、处理费用高等问题，利用传统生物法处理叶酸废水会由于叶酸废水酸度大、毒性强导致微生物很难生存，含铜废水利用常规的物理化学法难以回收。

[技术方案]

针对目前存在的生物法处理叶酸废水、含铜废水回收铜存在的问题，本发明将壮观丝衣霉和拟青霉混合挂膜在碳材料上，置于双室微生物燃料电池的阳极室，以叶酸废水作为阳极液，以含铜废水为阴极液，以活性污泥降解叶酸废水过程中产生的电子驱使含铜废水中的Cu²⁺还原为单质铜。同时达到叶酸废水降解、铜回收的目的。

本发明的第一个目的是提供一种强化微生物燃料电池产电回收金属的方法，所述方法是将壮观丝衣霉和拟青霉挂膜在电极材料上，置于微生物燃料电池的阳极室，在阳极室加入活性污泥，以叶酸废水为阳极液，以含铜废水为阴极液，利用金属丝连接阴阳两极的电极材料，运行一段时间即可实现铜离子的回收以及叶酸废水的降解。

在一种实施方式中，活性污泥降解叶酸废水的过程产生电子，通过外电路到达阴极，形成外部电路。电子到达阴极后，与Cu²⁺发生还原反应，生成单质铜吸附在阴极碳材料上。

在一种实施方式中，所述壮观丝衣霉和拟青霉已于2020年4月2日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号分别为CGMCC No.19609和CGMCC No.19610，公开于公开号为CN113173649A的专利申请文件中。

在一种实施方式中，先将冻存的壮观丝衣霉和拟青霉分别接种至改良马丁培养基(pH2.5～4.5)中，于温度为30～35℃，摇床转速为180～220r/min的恒温摇床中培养至OD₆₀₀达0.8后，再将壮观丝衣霉和拟青霉按体积比1：(0.5-2)的比例混合得到混合菌液。